Organska kiseonična jedinjenja 1

Ugljenikova jedinjenja koja pored vodonika sadrže i kiseonik veoma su brojna. Najvažnije kiseonične funkcionalne grupe i odgovarajuće klase organskih jedinjenja prikazane su u tablicama:

U organskim jedinjenjima kiseonik je skoro uvek dvovalentan, pri čemu može da gradi jednostruku (prostu) (C-O) i dvostruku (C=O) vezu.

Alkoholi

Alkoholi su jedinjanja koja sadrže hidroksilnu grupu -O-H, vezanu za sp3 (hibridizovan) C-atom alkil grupe, R-.

Prema broju hidroksilnih grupa, alkoholi su podeljeni na monohidroksilne i polihidroksilne.

Monohidroksilni alkoholi

Opšta formula: R-O-H

Prema vrsti C-atoma za koji je vezana hidroksilna grupa, alkoholi su podeljeni na primarne (ugljenikov atom za koji je vezana -O-H grupa je vezan za 1 C-atom), sekundarne (ugljenikov atom za koji je vezana -O-H grupa je vezan za 2 C-atoma) i tercijarne (ugljenikov atom za koji je vezana -O-H grupa je vezan direktno za 3 C-atoma).

Nomenklatura
Alkoholi se obično nazivaju tako što se ispred reči alkohol stavlja naziv alkil-grupe. Prema IUPAC-sistemu imena alkohola se izvode tako što se na ime odgovarajućg alkana doda nastavak -ol, a ugljenikov atom za koji je vezana hidroksilna grupa obeležava se brojem.

Hiralnost

Optička aktivnost
Ako se kroz rastvor organskih supstancija propusti polarizovanasvetlost, mnoge od njih imju osobinu da obrću ravan te polarizovane svetlosti za izvestan ugao, bilo u smeru kazaljke na satu, što se obeležava sa (+), ili u smeru suprotnom od kazaljke na satu, što se obeležava sa (-).
Za supstancije koje imaju ovu osobinu kažemo da su aptički aktivne, a osobina obrtanja ravni polarizovan svetlosti naziva se optička aktivnost.

Hiralni molekuli

Ugljenikov atom koji je vezn za četiri atoma ili atomske grupe naziva se hiralni ili asimetrični C-atom, i označava se obično zvezdicom (*).

Za predmete koji se ne mogu poklopiti sa svojim likom u ogledalu kažemo da imaju hiralnost, odnosno da su hiralni.
Svaka organska supstancija koja je hiralna pokazuje optičku aktivnost.

Enantiomeri

To su stereoizomeri koji se odnose kao predmet i lik u ogledalu.

Svako jedinjenje koje sadrži jedan hirlni C-atom postoji u dva enantiomerna oblika koji se odnose kao predmt i njegov lik u ogledalu.

Relativne konfiguracije
Prostorni raspored atoma i atomskih grupa u molekulu predstavlja njegovu konfiguraciju. Da bismo odredili koja konfiguracija odgovara jednom a koja drugom enantiomeru, vrši se upoređivanj s nekom supstancijom koja je uzeta kao standard - gliceraldehid. Pri čemu je usvojeno da se (+)-gliceraldehid predstavlja konfiguracionom formulom /desna slika/, a (-)-gliceraldehid formulom /leva slika/, kao i da se ovi oblici označavaju kao D i L oblici.

Svi hiralni molekuli kod koji raspored grupa oko hiralnog C-atoma odgovara ili može da se transformacijama dovede u vezu sa (+)-gliceraldehidom imaju D-konfiguraciju, i obratno - svi oni kod kojih raspored odgovara (-)-gliceral-dehidu smatra se da imaju L-konfiguraciju.
Svi ugljeni hidrati imaju D-konfiguraciju.
Sve prirodne aminokisleine imaju L-konfiguraciju.

Dobijanje alkohola

1. Hidratacija alkena

Iz etena se dobija etanol (primarni alkohol), a iz drugih alkena se dobijaju sekundarni i tercijarni alkoholi.
2. Redukcija aldehida i ketona (kliknite OVDE za reakciju)
3. Hidroliza alkil-halogenida

Hemijske ososbine
Alkoholi su reaktivna jedinjenja. Zbog polarnosti -O-H grupe vezane za ugljenik, alkoholi mogu da reaguju dvojako:  a) može da dođe do raskidanja O-H veze, pri čemu se izdvaja proton (H+)
                                                          b) može da se raskine C-O veza, pri čemu dolazi do supstitucije ili eliminacije -O-H grupe.

Reakcije
1. Reakcija sa metalima - kada se komadić natrijuma stavi u etanol dolazi do burne reakcije pri kojoj se natrijum rastvara uz oslobođanje vodonika:

ne zamerite što je MALO krivo :)

I drugi metali (K, Li, Mg, Al) reaguju sa alkoholima i grade odgovarajuće alkoholate.

2. Reakcja sa neorganskim kiselinama i organskim karboksilnim kiselinama - alkoholi reaguju sa neorganskim kiselinama koje sadrže kiseonik dajući estre:

Sa karboksilnim kiselinama alkoholi reaguju na isti način dajući odgovarajuće estre karboksilnih kiselina (kliknite OVDE za reakciju)

3. Reakcija sa halogenovodoničnim kiselinama - dejstvom HX na alkohole, -OH grupa se zamenjuje sa halogenom (X).

4. Dehidratacija alkohola - pri zagrevanju u prisustvu mineralnih kiselina alkoholi gube molekul vode i grade alkene. Kao katalizaor se obično upotrebljava sulfatna kiselina:

Najlakše gube vodu tercijarni, teže sekundarni a najteže primarni alkoholi.

5. Dehidrogenovanje alkohola - u dodiru sa vrelim metalnim bakrom primarni alkoholi daju aldehide, a sekundarni ketone. Alkohol gubi vodonik iz -OH grupe i još jedan H-atom sa C-atoma za koji je vezana hidroksilna grupa:

6. Oksidacija alkohola - primarni alkoholi oksidacijom daju aldehide, a sekundarni ketone:

Tercijarni alkoholi se pod ovim uslovima ne oksiduju.

Polihidroksilni alkoholi

Polihidroksilni alkoholi su jedinjenja koja sadrže više hidroksilnih grupa vezanih za različite ugljenikove atome.
Dve hidroksline grupe vezane za isti C-atom mogu postojati samo u vodenim rastvorima.

Prema broju hidroksilnih grupa polihidroksilni alkoholi se nazivaju dioli, trioli, itd. Položaj hidroksilnih grupa se označava brojevima. Najpoznatiji polihidroksilni alkoholi obično se nazivaju uobičajenim imenima:

Fizičke ososbine - lako se rastvaraju u vodi i nerastvorljivi su u organskim rastvaračima.
Hemijske osobine - polihidroksilni alkoholi se ponašaju isto kao monohidroksilni alkoholi: grade estre, alkokside itd. a pri oksidaciji, zbog većeg brja hidroksilnih grupa, daju i veći broj različitih oksidacionih proizvoda.

Glikol se može dobiti oksidacijom etena sa kalijumpermanganatom:

Aromatični alkoholi

U aromatične alkohole se ubrajaju aromatična jedinjenja koja sadrže hidroksilnu grupu u bočnom nizu.

Fenoli

To su jedinjenja kod kojih je hidroksilna grupa vezana direktno za benzenov prsten.

Podela i nomenklatura
Prema broju hidroksilnih grupa vezanih za benzenov prsten fenoli se dele na monohidroksilne i polihidroksilne. Predstavnik ove grupe jedinjenja jeste fenol (hidroksibenzen).
Ostala jedinjenja ove grupe nazivaju se kao derivati fenola. Metil-fenoli su poznati kao krezoli.

Polihidroksilni fenoli se nazivaju uobičajenim imenima:

Dobijanje - topljenje soli aromatičnih sulfonskih kiselina sa natrijum-hidroksidom:

Fizičke ososbine - monohidroksilni fenoli su supstancije niske tačke topljenja, karakterističnog mirisa. Fenoli ključaju na višim temperaurama nego alkoholi sa istim brojem C-atoma, slabo se rastvaraju u vodi ali se lako rastvaraju u većini organskih rastvarača. Polihidroksilni fenoli su čvrste supstancije; zbog prisustva više hidroksilnih grupa lakše se rastvaraju u vodi.

Reakcije:
A. Reakcije fenolne (hidroksilne) grupe
1) Reaguju sa razblaženim alkalnim hidroksidima i daju u vodi rastvorljive soli koje se nazivaju fenolati (ili fenoksidi):

2) U reakciji fenoksida sa alkil-halogenidima nastaju etri:

3) U reakciji fenola sa acil-hlogenidima nastaju estri:

B. Reakcije benzenovog prstena
Benzenov prsten fenola podlaže svim supstitucionim reakcijama(halogenovanje, nitrovanje, sulfonovanje) kao i benzen, samo što se pod uticajem fenolne grupe supstitucije vrše lakše i to u o- i p-položajima:

C. Oksidacija - fenol se lako oksiduje blagim oksidacionim sredstvima i daje hinon: